(福建专用)高考物理一轮复习第八章第1讲磁场及其对电流的作用课时提能演练(二十三)(含解析)鲁科版

（福建专用）高考物理一轮复习第八章第1讲磁场及其对电流的作用课时提能操练（二十三）（含分析）鲁科版选修3-1
(45 分钟100分)
一、选择题 ( 本大题共 10 小题 , 每题 7 分, 共 70 分。

每题只有一个选项正确 )
1.(2014 ·深圳模拟 ) 指南针是我国古代的四大发明之一。

当指南针静止
时 , 其 N 极指向如图虚线 ( 南北向 ) 所示。

若某一条件下该指南针静止时N
极指向如图实线 (N 极东偏北向 ) 所示。

则以下判断正确的选项
是()
A. 可能在指南针上边有一导线东西搁置, 通有由东向西的电流
B. 可能在指南针上边有一导线东西搁置, 通有由西向东的电流
C. 可能在指南针上边有一导线南北搁置, 通有由北向南的电流
D. 可能在指南针上边有一导线南北搁置, 通有由南向北的电流
【分析】选 C。

若某一条件下该指南针静止时N 极指向如图实线 (N 极东偏北向 ) 所示 , 则有一指向东方的磁场 , 由安培定章 , 可能在指南针上边有一导线南北搁置, 通有北向南的电流 , 选项 C正确。

2.两个完整同样的通电圆环 A、B 的圆心 O重合、圆面相互垂直 , 通电电流同样 , 电流方向如下图 , 设每个
圆环在其圆心O处独立产生的磁感觉强度为B0, 则 O处的磁感觉强度大小为()
A.0
B.2B0
C.B0
D.没法确立
【分析】选 C。

由安培定章可知 A 在圆心处产生的磁感觉强度垂直于纸面向里,B 在圆心处产生的磁感觉强
【变式备选】如下图 ,A 和 B 为两根相互平行的长直导线, 通以同方向等大电流, 虚线 C为在 A 和 B 所确立的平面内与A、 B 等距的直线 , 则以下说法正确的选项是
()
A. 两导线间的空间不存在磁场
B. 虚线 C 处磁感觉强度为零
C.A、 C间磁感觉强度垂直纸面向外
D.C、 B 间磁感觉强度垂直纸面向里
【分析】选 B。

由安培定章可知, 在 A、B 之间 ,A 中电流产生的磁场方向垂直纸面向里,B 中电流产生的磁场方向垂直纸面向外, 在 C 处两磁场的磁感觉强度大小相等, 方向相反 , 则合磁场的磁感觉强度为零,A 、C 之间磁感觉强度向里,B 、C 之间磁感觉强度向外, 故 B 正确 ,A 、 C、 D 错误。

3. 为认识释地球的磁性,19 世纪安培假定 : 地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I 惹起的。

在以下四个图中 , 正确表示安培假定中环形电流方向的是
()
【分析】选 B。

因为地磁场的北极在地理南极邻近, 由安培定章可知, 安培假定中环形电流方向如 B 图所示 ,故 A、 C、 D错 ,B 正确。

4.(2014 ·晋江模拟 ) 已知长直通电导线在其四周某点产生磁场的磁感觉强度
与该导线中的电流成正比, 与该点到导线的距离成反比。

如下图,a 、b、c、d 四根长直通电导体棒平行放
置 , 它们的横截面组成一个正方形,O 为正方形的中心,a 、b、d 中电流方向垂直纸面向里,c 中电流方向垂直
纸面向外 , 电流大小知足:I a=I c =I d<I b , 则对于a、 b、 c、 d 长直通电导体棒在O点产生合磁场的方向可能是()
A. 由 O点指向 aOb 地区
B. 由 O点指向 bOc地区
C. 由 O点指向 cOd 地区
D.由 O点指向 aOd 地区
【分析】选 D。

a、c 两根长直通电导体棒在O 点产生合磁场的方向由O 指向 d;b 、 d 两根长直通电导体棒
在 O点产生合磁场的方向由O指向 a;a 、b、c、d 四根长直通电导体棒在O点产生合磁场的方向可能是由O 点指向 aOd地区 , 选项 D 正确。

5. 已知地磁场的水平重量为B, 利用这一值能够测定某一弱磁场的磁感觉强度, 如下图为测定通电线圈中
央一点的磁感觉强度的实验, 实验方法 : ①先将未通电线圈平面固定于南北方向竖直平面内, 中央放一枚小
磁针 ,N 极指向北方 ; ②给线圈通电 , 此时小磁针N极指北偏东θ角后静止, 由此能够确立线圈中电流方向( 由东向西看 ) 与线圈中央的合磁感觉强度分别为()
A. 顺时针 ;
B. 顺时针 ;
C. 逆时针 ;
D. 逆时针 ;
【分析】选 C。

因为合磁场的方向北偏东θ角, 地磁场的水平重量为 B 向北 , 依据平行四边形定章, 线圈中央
的合磁感觉强度大小为, 通电线圈中央一点的磁场水平向东, 联合安培定章, 可判断线圈中电流方向( 由东向西看 ) 为逆时针方向 ,C 正确。

6.(2013 ·上海高考 ) 如图 , 足够长的直线ab 凑近通电螺线管, 与螺线管平
行。

用磁传感器丈量ab 上各点的磁感觉强度B, 在计算机屏幕上显示的大概图像是()
【解题指南】解答此题时应注意理解以下两点:
(1)离电流越远 , 磁感觉强度越弱 ;
(2)通电螺线管两头磁性最强 , 中间最弱。

【分析】选 C。

通电螺线管外面中间处的磁感觉强度最小, 两头磁感觉强度最大, 沿两头往外磁感觉强度减小 , 所以用磁传感器丈量ab 上各点的磁感觉强度B, 在计算机屏幕上显示的大概图像是C。

7.如下图 , 电流从 A点分两路经过环形支路再集合于 B点 , 已知两个支路的金属资料同
样 , 但截面积不同样 , 上边部分的截面积较大 , 则环形中心 O 处的磁感觉强
度方向是 ()
A. 垂直于环面指向纸内
B. 垂直于环面指向纸外
C. 磁感觉强度为零
D. 斜向纸内
【分析】选 A。

两个支路在O 处的磁感觉强度方向均在垂直于圆环方向上, 但上边支路的电流大,在O处的磁感觉强度较大 , 故叠加后应为垂直于纸面向内,A 正确。

8.(2014 ·龙岩模拟 ) 如下图 , 用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n 匝 , 线圈由粗
细平均、单位长度的质量为 2.5g 的导线绕制而成 , 三条细线呈对称散布, 稳准时线圈
平面水平 , 在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁, 磁铁的中轴线OO′垂直于线圈
平面且经过其圆心O,测得线圈的导线所在处磁感觉强度大小为0.5T, 方向与竖直线
成 30°角 , 要使三条细线上的张力为零, 线圈中经过的电流起码为(g
2取 10m/s )
()
A.0.1 A
B.0.2 A
C.0.05 A
D.0.01 A
【分析】选 A。

设线圈半径为R, 通电线圈遇到的安培力为每小段导线所受的
安培力的合力F=nBI · 2 π Rsin30 ° , 所受重力为 G=n2π Rρ g, 平衡时
有 :F=G,nBI · 2π Rsin30 ° =n· 2π Rρ g, 得 I=, 代入数据得I=0.1A, 故 A
正确。

9.如下图 , 一段导线 abcd 弯成半径为 R、圆心角为 90°的部分扇形形状 , 置
于磁感觉强度大小为 B 的匀强磁场中 , 且与磁场方向 ( 垂直于纸面向里 ) 垂直 ,
线段 ab 和 cd 的长度均为。

流经导线的电流为I, 方向如图中箭头所示。

则
导线 abcd 所遇到的安培力为()
A. 方向沿纸面向上, 大小为
B. 方向沿纸面向上, 大小为
C. 方向沿纸面向下, 大小为
D. 方向沿纸面向下, 大小为
【分析】选 A。

导线 abcd 的等效长度为, 电流方向等效为水平向右, 由左手定章可知安培力方向沿纸
面向上 , 大小为,A 正确。

10.通电闭合直角三角形线框abc 处在匀强磁场中 , 磁场方向垂直于线框平
面 , 电流方向如下图, 那么三角形线框遇到的磁场力的协力为()
A. 方向垂直于ab 边斜向上
B. 方向垂直于ac 边斜向上
C. 方向垂直于bc 边向下
【解题指南】解答此题应按以下贱程进行:
【分析】选 D。

解法一 :ac 、bc 两边所受安培力分别为F ac、F bc, 其协力为F, 如下图。

F==BI=BI ·
方向沿 a→c 方向 , 而 ba 边所受安培力与 F 等大反向 , 故△ abc 所受安培力的协力为零, 选项 D 正确。

解法二 : 因为三角形为通电闭合线框, 有效长度为零 , 所以三角形线框遇到的协力为零,D 正确。

二、非选择题( 本大题共 2 小题 , 共 30 分。

要有必需的文字说明和解题步骤, 有数值计算的要注明单位)
11.( 能力挑战题 )(15分)如下图,在磁感觉强度B=1.0T, 方向竖直向下的匀强磁场中, 有一个与水平面成
θ=37°角的导电滑轨, 滑轨上搁置一个可自由挪动的金属杆ab。

已知接在滑轨中的
电源电动势 E=12V,内阻不计。

ab 杆长 L=0.5m, 质量 m=0.2kg, 杆与滑轨间的
动摩擦因数μ=0.1, 滑轨与ab 杆的电阻忽视不计。

求: 要使 ab 杆在滑轨上保持
静止 , 滑动变阻器 R 的阻值在什么范围内变化 ?(g取10m/s 2,sin37°
=0.6,cos37 ° =0.8, 可以为最大静摩擦力等于滑动摩擦力, 结果保存一位有效数
字 )
【分析】分别画出ab 杆在恰巧不下滑和恰巧不上滑这两种状况下的受力剖析图, 如下图。

当 ab 杆恰巧不下滑时 , 如图甲所示。

由均衡条件得
沿斜面方向 mgsin θ=μ F N1+F 安1cos θ① (2 分 )
垂直斜面方向F N1=mgcosθ +F 安1sin θ② (2 分 )
而 F安1=B L,③(1 分)
解得 R1=5Ω。

(2 分)
当 ab 杆恰巧不上滑时 , 如图乙所示。

由均衡条件得
沿斜面方向 mgsin θ+μ F N2=F 安2cos θ④ (2 分 )
垂直斜面方向F N2=mgcosθ +F 安2sin θ⑤ (2 分 )
而 F安2=B L,⑥(1 分)
解得 R =3Ω。

(2 分) 2
所以 , 要使 ab 杆保持静止 ,
R的取值范围是3Ω≤ R≤ 5Ω。

(1 分)
答案 : 3Ω≤ R≤ 5Ω
【总结提高】安培力及有关均衡问题的剖析技巧
(1) 求解安培力作用下的导体均衡问题一般是先进行受力剖析, 再依据共点力均衡的条件 F
合=0或F=0,F
y
x 合
合 =0 列均衡方程。

(2)安培力的方向很简单犯错 , 应特别关注 ; 安培力的方向老是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面。

在判断安培力方向时, 第一要确立磁场和电流所决定的平面, 进而判断安培力的方向在哪一条直线上, 而后再依据左手定章判断出安培力的详细方向。

(3) 有关安培力的力电综合题常常波及三维立体空间问题, 办理该类问题时, 要变三维立体为二维平面图,可变难为易。

12.(15分)如下图为一电流表的原理表示图。

质量为m的均质细金属
棒MN的中点处经过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连, 绝缘弹簧劲度系数为k。

在矩形地区 abcd 内有匀强磁场 , 磁感觉强度大小为 B, 方向垂直纸
面向外。

与MN 的右端N 连结的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN
的长度大于。

当 MN中没有电流经过且处于均衡状态时,MN与矩形地区的cd 边重合 , 当 MN中有电流经过时 , 指针示数可表示电流强度。

(1)当电流表示数为零时 , 弹簧伸长多少 ?( 重力加快度为 g)
(2)若要电流表正常工作 ,MN的哪一端应与电源正极相接 ?
(3) 若 k=2.0N/m,=0.20m,=0.050m,B=0.20T,此电流表的量程是多少?( 不计通电时电流产生的磁场的
作用 )
(4)若将量程扩大 2 倍 , 磁感觉强度应变成多大 ?
【分析】 (1) 设当电流表示数为零时, 弹簧的伸长量为x, 则有 mg=k x, ① (2 分 )
解得 : x=。

② (1分)
(2) 为使电流表正常工作, 作用于通有电流的金属棒MN的安培力一定向下, 所以 M端应接正极。

(2 分)
(3) 设电流表满偏时经过 MN的电流强度为I ,则有 BI
m +mg=k( + x), ③ (3 分 )
m
联立并代入数据得 I m=2.5A 。

④(2 分) (4)设量程扩大后 , 磁感觉强度变成 B′ , 则有
2B′ I m+mg=k( + x) 。

⑤ (3分)
解得 :B′=。

⑥
代入数据得 :B ′ =0.10T 。

(2 分 )
答案 : (1)(2)M 端(3)2.5A(4)0.10T。